径向入口结构的旋风分离器内三维流场的数值研究

摘要

采用雷诺应力模型(RSM)对径向入口结构的旋风分离器内气相流场进行了数值模拟.不同于传统的切向入口结构,径向入口设计使得新型旋风分离器在保证较高分离效率的同时更能适应高压下的作业,且降低了工程焊接难度.通过模拟结果与实验值的对比发现,RSM模型能很好地预测新型旋风分离器内部气相流场,且模拟结果表明:旋风分离器内部流场呈现非轴对称性,主要表现为沿轴向气流的旋转中心与旋风分离器的几何中心不重合,且在分离空间内各轴截面出现具有周期性的摆动涡核.分离空间内切向速度场以 0.8 倍升气管直径为边界,呈现自由涡与强制涡结合的兰金涡形式,随着入口角度和升气管直径比((d)t=dt/D)的减小,切向速度增大,内外旋流区也随之变化.此外,升气管内切向速度呈"U" 形分布,由于速度分布中心不断发生变化,亦存在摆动涡核且摆动频率较分离空间的大.